河北衡水中学高二上学期第五次调研考试 物理试题 含解析 by张

2013～2014学年度第一学期高二年级五调考试
物理试卷
本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。

共5页。

第I卷共3页，第Ⅱ卷共
2页。

共110分。

考试时间110分钟。

第I卷（选择题共56分）
一.选择题：（本题共14个小题，每题中至少有一个选项符合题目要求，请把它选出来，全部
选对的得4分，对而不全得2分，选错或不选得零分）
1．做简谐振动的弹簧振子，当它相继两次速度相同时，一定相同的物理量还有
A.相对平衡位置的位移
B.系统具有的势能
C.加速度
D.回复力
【答案】B
速度相同时，振子可能处于同一位置，也可能是对称位置；所以势能一定相同，其他的物理量都是矢量，只是可能相同。

故选B。

【考点】简谐运动
2．一个灯泡通过一个粗导线绕的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一
块铁芯放进线圈之后，该灯将：
A．变亮B．变暗
C．对灯没影响 D.条件不足，无法判断
【答案】B
电感本身是阻交通直的，其感抗由工作频率和电感量决定，插入铁后电感量增加，阻抗增加，则灯变暗。

故选B。

【考点】电容电感对交变电流的影响
3．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器有
A．温度传感器B．光传感器C．声音传感器D．热传感器
【答案】BC
天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器。

故选BC。

【考点】常见传感器的工作原理
4．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )
A．t 2时刻小球所处位置是运动中最高点
B．t1～t2期间小球速度先增大后减小
C．t3时刻小球动能最小
D．t2与t5时刻小球速度大小不同
【答案】B
A、t2时刻弹力最大，小球应该处于最低点，故A错误；
B、把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力大于重力时，小球才开始做减速运动，t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，速度为零，故B正确；
C、t2时刻处于最低点，小球动能最小，故C错误；
D、t2与t5时刻小球的速度都为零，故D错误。

故选B。

【考点】牛顿第二定律；
5．如图所示，理想变压器的a、b端加上正弦交流电压（电压有效值保持不变），副线圈cd 端所接灯泡L恰好正常发光。

此时滑线变阻器的滑片P位于图示位置。

现将滑片下移（导线电阻不计），则以下说法中正确的是
A．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小
B．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大
C．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大
D．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变
【答案】A
滑片下移，阻值增大；
A、等两端的电压不变，灯将正常发光；电路电阻增大，副线圈电流减小，则原线圈电流也减小，故A正确；
B、灯正常发光，由
2
U
P
R
=知功率减小，故B错误；
C、灯正常发光，原线圈电压由ab决定，所以原线圈输入电压不变，故C错误；
D、由
2
U
P
R
=知功率减小，故D错误。

故选A。

【考点】变压器的构造和原理
6．如图所示为一自耦变压器，保持电阻R´和输入电压不
变，以下说法正确的是（）
A．滑键P向b方向移动，滑键Q不动，电流表示数减小
B．滑键P不动，滑键Q上移，电流表示数不变
C．滑键P向b方向移动、滑键Q不动，电压表示数减小
D．滑键P不动，滑键Q上移，电压表示数增大
【答案】AC
A、当Q不动时，滑动变阻器的阻值不变，当P向上移动时，自耦变压器的输出的电压减少，副线圈的电流减小，所以电流表示数减小，A正确；
B、滑键P不动，输出电压不变，滑键Q上移，电阻变化，电流表示数变化，所以B错误；
C、滑键P向b方向移动，输出电压减小，滑键Q不动，电阻不变，电压表示数减小，所以C 正确；
D、当P不动时，自耦变压器的输出的电压不变，电压表测的是输出电压，示数不变，所以D 错误。

故选AC。

【考点】变压器工作原理
7．装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如题图所示，将管竖直向下压下少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。

若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是（）
【答案】C
将管竖直向下压下少许，则试管的初始位移为负向最大值，则C 正确。

故选C 。

【考点】简谐运动
8.在0t =时刻，质点A 开始做简谐运动，其振动图象如图所示。

B 是在波动的传播方向上与A 相距12m 的一个质点，已知波的传播速度为2m/s ，则以下说法正确的是：
A. 由图可知，A 的振动周期为4s ，在t=6s 时,质点A 刚运动到B 点。

B. 在9t s =时，质点B 偏离平衡位置的位移是10cm 。

C. 在t=8s 时，质点B 经过平衡位置且向负方向运动。

D. 在t=5.5s 时，质点A 和B 对平衡位置的位移大小相等，方向相反。

【答案】C
由图像可知周期为4s ，由v T
λ=
得，波长8m λ=；则AB 之间为
3
2
个波长； A 、AB 之间为32个波长，波由A 传播到B 用时3
62
T s =，但是质点不随波的传播而移动，故A 错误；
B 、在9t s =时，波已经传播到B 点了3s ，即B 点已经振动了3
4
个周期，所以应该处于波谷位置，其位移为－10cm ，故B 错误；
C 、在t=8s 时，波已经传播到B 点了2s ，即B 点已经振动了1
2
个周期，所以应该处于平衡位置并且向负方向运动，故C 正确；
D 、在t=5.5s 时，波还没传播到B 点，即B 点还没有位移，而A 点位移不为零，故D 错误。

故选C 。

【考点】简谐运动的振动图像
9.如图所示，波源S 从平衡位置y=0开始振动，运动方向竖直向上(y 轴的正方向)，振动周期T=0.01s ，产生的机械波向左、右两个方向传播，波速均为v=80m/s ，经过一段时间后，P 、Q 两点开始振动，已知距离SP=1.2m 、SQ=2.6m.若以Q 点开始振动的时刻作为计时的零点，则在下图所示的四幅振动图象中，能正确描述S 、P 、Q 三点振动情况的是（ ）
A.甲为Q 点的振动图象
B.乙为振源S 点的振动图象
C.丙为P 点的振动图象
D.丁为P 点的振动图象 【答案】AD
由v T
λ=
得，vT 0.8m λ==
11
SP 1.2m 1SQ 2.6m 324
λλ====，
当波传到Q 点时，S 已经振动时间为1
34
T ，此时S 在波峰；根据波形，P 点在波谷；
A 、甲图t=0时刻，Q 的起振方向竖直向上，甲为Q 点的振动图象，故A 正确；
B 、乙图t=0时刻，质点在平衡位置向下，与波源S 的情况不同，故B 错误；
C 、丙图t=0时刻，质点在最大正向位移处，与P 点的振动情况不符，故C 错误；
D 、丙图t=0时刻，质点在最大负向位移处，与P 点的振动情况相符，故D 正确。

故选AD 。

【考点】横波的图像；简谐运动的振动图像
10.两列频率和振幅都相同的水波发生干涉的示意图如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，M 点是实线相交的一点，N 点是虚线相交的一点，则下列说法正确的是 A. M 点的振动始终加强 B. N 点的振动始终减弱
C ．该时刻两列波平衡位置处相遇的点一定是振动减弱点
D ．该时刻两列波平衡位置处相遇的点位移一直是零
【答案】A
A、M点是实线相交的一点，所以是加强点，而且是始终加强，故A正确；
B、N点的振动始终加强，故B错误；
C、平衡位置相遇的点也可能是加强点（例如图中红色点的位置，就是此时刻平衡位置的加强点），故C错误；
D、该时刻平衡位置相遇的点，下一时刻就会发生变化，平衡位置相遇的波形会向外移动，所以该位置下一时刻的位移就不是零，故D错误。

故选A。

【考点】波的叠加；波的干涉图样
11．图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图，已知a位置的质点比c位置的晚0.5s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于（）
A．a<x<b B．b <x <c C．c<x<d D．d <x <e
【答案】A
由图2知，t=0时刻质点处于平衡位置上方，且向下振动；由题，a位置的质点比c位置的晚
0.5s起振，则知该波的周期为T=1s，波的传播方向为向左，则
1
t1.25s1T
4
==，作出1.25s
前的波形图象，即t=0时刻的波形图象，则位于平衡位置上方且振动方向向上的质点位于区间为ab间，即有a<x<b。

故选A。

【考点】横波的图象；简谐运动的振动图象
12．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如下图所示．下列描述该波的图象可能正确的是
【答案】ABD
若波从a 传到b ，由v T λ
=
则有（n+
34）λ=9m ，n=0，1，2，…，得36m 4n 3λ=+
若波从b 传到a ，由v T λ=则有（n+14）λ=9m ，n=0，1，2，…，得36
m 4n 1
λ=+
代入自然数可知，λ=4m 、12m 。

故选ABD 。

【考点】横波的波动图像和振动图像
13．如图所示，理想变压器线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，分别接有相同的两只灯泡A 和B ，若在a 、b 间接正弦式交流电源，电源电压为U ，则B 灯两端电压为( ) A ．0.5U B ．2U C ．0.2U D ．0.4U 【答案】D
设灯的电阻为R ，B 灯两端的电压为u ，则副线圈中的电流为u
R
，由电流比等于匝数的反比可知原线圈中的电流为2u R ，则A 灯两端的电压为2
u
，原线圈两端的电压为2u ，则有22
u
u U +=，得0.4u U =。

故选D 。

【考点】变压器原理
14．如图所示，一个理想变压器，原、副线圈匝数之比为n 1:n 2=10:1，在原线圈ab 两端加上电压为u = 311sin100πtV 的正弦交流电，当原线圈中电流瞬时值为零时，副线圈c 、d 两端电压的瞬时值为
A ．22V
B ．220V
C ．31.1V
D ．0 【答案】C
电流为零时，电动势最大，所以当原线圈中电流瞬时值为零时，原线圈电压的瞬时值为311V，而匝数之比为10：1，所以副线圈电压的瞬时值为31.1V，故C正确。

故选C。

【考点】变压器原理与构造
2013～2014学年度上学期五调考试
高二年级物理试卷
第Ⅱ卷
注意事项：1.答卷Ⅱ前考生务必将姓名、班级、考号、座位号填在答卷纸密封线相应的位置
2. 大题请用蓝色或黑色的中性笔作答，要有必要的文字说明和方程
二．填空实验（每空2分，共计10分）
15．我校物理兴趣小组的同学，打算用单摆
测定当地重力加速度。

（1）甲同学用刻度尺测得摆长为l，测量周
期时用到了秒表，长针转一周的时间为30s，
表盘上部的小圆共15大格，每一大格为
1min，该单摆摆动n=50次时，长短针的位置
如图所示，所用时间为t=________s。

（2）用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=__________（不必代入具体数据）。

（3）若有一位同学在实验时测出多组单摆的摆长l和振动周期T，作出T2—l图象，就可以求出当地重力加速度.理论上T 2—l图象是一条过坐标原点的直线，该同学根据实验数据作出的图象如右图所示.
①造成图象不过坐标原点的原因最有可能是_ __。

②由图象求出的重力加速度g＝_______m/s2（取π2=9.87）。

（4）．另一同学在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验，但没有适合的摆球，他找到了一块大小为5cm 左右，外形不规则的大理石块代替摆球。

他设计的实验步骤是： A ．将石块用细线系好，结点为M ，将细线的上端固定于O 点 B ．将石块拉开，使摆角a 小于10°，然后由静止释放
C ．从石块摆到平衡位置开始计时，测出30次全振动的总时间t ，由/29T t =得出周期
D ．改变OM 间细线的长度，再做几次实验，记下相应的1122()()L T L T 、、
、…… E ．求出多次实验中测得的L 和T 的平均值代入公式22
4L g=T
π，求出重力加速度g 你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是____________(填序号)。

【答案】（1）100.2s （2）4π2Ln 2/t 2 （3）①测单摆摆长时漏掉了摆球的半径 ②9.87 （4）CE
（2）由2L T g
π=得2224Ln g=t π
（3）图像的摆长测量偏小，最大的可能就是忘记加摆球的半径；
由2L T g
π=得22
4T =L g π，可知斜率表示24g π，即24g k π=，代入数据可得g ＝9.87m/s 2； （4）C 步骤测出30次全振动的总时间t ，则30
t
T =
得出周期； E 步骤应把每次的L 和T 代入22
4L
g=T π，求出的g 再求平均值；或者用图像法求出g 。

【考点】用单摆测定当地重力加速度 三。

计算题
16（9分）．如图所示，一小型发电机内有n =100匝矩形线
圈，线圈面积S =0.10m 2，线圈电阻可忽略不计。

在外力作用下矩形线圈在B =0.10T 的匀强磁场中，以恒定的角速度ω=100π rad/s 绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，发电机线圈两端与R =100Ω的电阻构成闭合回路。

求： (1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
(2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角的过程中通过电阻R 横截面的电荷量； (3）线圈匀速转动10s ，电流通过电阻R 产生的焦耳热。

【答案】2
3.110V ⨯ 21.010C
-⨯
34.910J ⨯
（1）线圈中感应电动势的最大值 2
m 3.110V E nBS ω==⨯
(2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角所用时间为Δt ， 线圈中的平均感应电动势BS
E n
t
∆—
＝ 通过电阻R 的平均电流E nBS I R R t
=
=∆ 在Δt 时间内通过电阻横截面的电荷量21.010C nSB
Q I t Q R
-∆==
=⨯＝ (3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值m 2
2
U E =
经过t =10s 电流通过电阻产生的焦耳热2
U Q t R
=热 解得3
4.910J Q =⨯热
【考点】法拉第电磁感应定律；交变电流的最大值、有效值；电流
17．（10分）图为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头。

原线圈输入正弦式交变电压的u-t 图象如右图所示。

若只在ce 间接一只R ce =400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de =225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W 。

(1)求只在ce 间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I 1；
(2)求ce 和de 间线圈的匝数比ce de n
n 。

【答案】12I A 0.28A 5=≈ ce de n 4n 3
＝
（1）由题知22200rad /s T 0.01
ππωπ=== 故原线圈的输入电压瞬时值ab u 400sin200t V π=（）
原线圈输入电压的有效值1max 1U U 22=
=故1U 2002V ＝
理想变压器输入功率等于副线圈的输出功率即12P P 80w ==
根据111P U I =，可得原线圈中的电流111
P I U ＝ 解得12I 0.28A =≈ （2）设ab 间匝数为1n ，有
de 11de U U n n =、ce 11ce U U n n = 所以de ce de ce
U U n n = 由题意知2
2U R P
=
可得22 ce de ce
de
U U
R R
=
，解得ce ce
de de
n R
n R
＝
代入数据得ce
de
n4
n3
＝
【考点】变压器的构造和原理；交流电的峰值、有效值
18．（13分）有一台内阻为1欧的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4欧，全校共22个班，每班有“220V,40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电效率是多少？(结果保留2位有效数字)
【答案】5424W250V97 %
（1）对所有灯泡：P UI
=得
P
I
U
=
4
I226I40226/22024A
=⨯⨯=⨯⨯=
对降压变压器，据电流比公式
有
32443
I I I n/n6A
===
据电压比公式：
3434
U U n/n2204880V
==⨯=
由串联分压关系有：
232
U U I R88064904V
=+=+⨯=
对升压变压器，据电流比公式
1221
I I n/n6424A
==⨯=
据电压比公式：
1212
U U n/n904/4226V?
===
得P226P5280 W
=⨯⨯=
用灯
据总能量守恒有：222P P I R 22640645280W 144W 5424W =+=⨯⨯+⨯=+=出用
（2）由闭合电路欧姆定律：
发电机电动势：11U I r 226241250V ε=+=+⨯=
（3）输电效率为：P /P 100% 5280/5424100 % 97 %η=
⨯=⨯=用出（）（） 【考点】变压器原理；能量守恒；电功率
19．（12分）一列正弦横波在x 轴上传播，a 、b 是x 轴上相距s ab ＝6m 的两质点，t ＝O 时，b 点正好振动到最高点，而a 点恰好经过平衡位置向上运动，已知这列波的频率为25Hz 。

(1)若波由a 向b 传，试求出该波的波速？
(2)若波由b 向a 传，试求出该波的最大波速？ 【答案】ab 600v /43
m s n +＝
(n ＝0，1，2，3，…) ba v 600m /s ＝
(1)若波由a 向b 传播，a 和b 两质点之间距离满足 ab ab ab 3s n 4
λλ＝＋ ab 2443
n λ+＝m (n ＝0，1，2，3，…) 传播的波速ab ab v f λ＝ （2分）
ab 600v /43
m s n +＝ (n ＝0，1，2，3，…) (2)若波b 向a 传播，a 和b 两质点之间距离应满足 此时，
ab ba 1s n ba 4λλ＝＋ ba 2441
n λ+＝m ，向左传播的波速 ba 600v baf /41
m s n λ+＝＝(n ＝0，1，2，3，…)。

当n=0时 波速最大，ba v 600m /s ＝
【考点】波速、波长和频率的关系
高二五调物理答案
1.B
2.B
3.BC
4.B
5.A
6.AC
7.C
8.C
9.AD 10.A 11.A 12.ABD 13.D 14.C
15. （1）100.2s (2分)
（2）4π2Ln 2/t 2 (2分)
（3）①测单摆摆长时漏掉了摆球的半径（2分） ②9.87（2分）
（4）CE （2分）
16.（9分） （1）线圈中感应电动势的最大值 E m =nBS ω=3.1×102 V ………3分
(说明：314V ，100π也同样得分）
(2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90º角所用时间为Δt ， 线圈中的平均感应电动势E ＝n BS t ∆…………………………………………………1分 通过电阻R 的平均电流E nBS I R R t
==∆ ………………………………1分 在Δt 时间内通过电阻横截面的电荷量Q ＝nSB I t Q R ∆==
=1.0×10-2C …………1分 (3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值m 22
U E =…………………………………………………………………………1分 经过t =10s 电流通过电阻产生的焦耳热Q 热2
U t R
=……………………………1分 解得Q 热=4.9×103J………
17（10分）.解：(1)由图可知，原线圈两端电压满足
U ab =400sin(200)V ……………………………………………1分
由题意尽在AC 间接入电阻时
P ab =P ce =U ab I 1 ……………………………………2分
得原线圈中电流为 I 1==A ……………………………………………2分
（2）尽在ce 接电阻时………………………………2分
Pce= ………………………………2分
尽在de 间接电阻时
P de =
………………………………2分
所以 = ………………………………1分
18．（13分）解：设各对应物理量如图所示：
对所有灯泡：
P=UI, I 4=22×6×I
I 4=40×22×6/220=24A （2分） 对降压变压器，据电流比公式
有 I 3=I 2=I 4n 4/n 3=6A （1分） 据电压比公式：
U 3=U 4n 3/n 4=220×4=880V ， （1分） 由串联分压关系有：
U 2=U 3+I 2R=880+6×4=904V （1分） 对升压变压器，据电流比公式
I 1=I 2n 2/n 1=6×4=24A （1分） 据电压比公式：
U 1=U 2n 1/n 2=904/4=226V （1分） P 用=22×6×P 灯=5280 W （1分） 据总能量守恒有：
P 出=P 用+I 2 2R=22×6×40+62×4=5280W+144W=5424W （1分） 由闭合电路欧姆定律：
发电机电动势：ε=U 1+I 1r =226+24×1=250V （2分） 输电效率为：
η=（P 用/P 出）×100% =（5280/5424）×100 % =97 % （2分）
19．（12分）(1)若波由a 向b 传播，a 和b 两质点之间距离满足
s ab ＝ab 34
＋nλab （1分） λab ＝3+424n m (n ＝0，1，2，3，…) （ 1分 ） 发电机
I 1 I 2 I 3 U 1 U 2 U 3 U 4 n 1 n 2 n 3 n 4 升压变压器 降压变压器
传播的波速v ab ＝λab f （2分）
v ab ＝s /m n 3
+4600 (n ＝0，1，2，3，…) （2分）。

没说明n 扣1分 (2)若波b 向a 传播，a 和b 两质点之间距离应满足 此时，s ab ＝
ba 14 ＋nλba (1分) λba ＝1
+424n m ，（1分）向左传播的波速 v ba ＝λba f ＝s /m n 1
+4600(n ＝0，1，2，3，…)。

(2分) 当n=0时 波速最大，v ba ＝600m/s (2分) 如直接用n=0求解，无说明过程扣2分。